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12 Statoren<br />
Wie die Literaturübersicht in Abschnitt 7.1.3 zeigt, können bei der Applikation von nicht-achsensymmetrischer<br />
Annuluskonturierung auf Axialverdichterstatoren signifikante Wirkungsgradsteigerungen<br />
erzielt werden. Dies scheint allerdings nicht in jedem Fall, sondern nur unter<br />
bestimmten Voraussetzungen möglich zu sein. Im vorliegenden Kapitel sollen diese Voraussetzungen<br />
näher beleuchtet und einige Rückschlüsse auf die Anwendungsmöglichkeiten von<br />
3D-Annuluskonturierung in modernen Flugtriebwerksverdichtern gezogen werden. Dazu wird<br />
zunächst die im 1,5-stufigen Forschungsverdichter verbaute Konturierung vorgestellt, welche<br />
ohne gleichzeitige Modifikation der Statorschaufel ausgeführt wurde. Darauf aufbauend wurde<br />
eine Variante mit modifizierter Schaufelgeometrie erstellt, die in Abschnitt 12.1.2 diskutiert<br />
wird. Schließlich soll noch eine Untersuchung am mehrstufigen Niedergeschwindigkeitsverdichter<br />
behandelt werden, welche sich auf die Interaktion von Konturierung und Deckbandleckage<br />
sowie auf Robustheitsaspekte konzentriert.<br />
12.1 Naben- und Gehäusekonturierung bei einem Austrittsleitrad<br />
Der Stator des 1,5-stufigen transsonischen Forschungsverdichters wurde mit nicht-achsensymmetrischer<br />
Annuluskonturierung an Nabe und Gehäuse ausgestattet. Wie schon beim Rotor<br />
geschah dies nach Abschluss der sonstigen Auslegung, so dass auch beim Stator von einer<br />
Schaufelreihe ausgegangen werden konnte, welche repräsentativ für den aktuellen Stand der<br />
Technik ist. In Analogie zu Kapitel 11 diente die Variante ohne Konturierung als Referenz. Die<br />
zur Bewertung der Entwürfe herangezogenen Kriterien waren ebenfalls analog zu denen für die<br />
Rotor-Nabenkonturierung. Die Konturierung des Stators erfolgte nach der des Rotors. Das für<br />
den Auslegungsprozess genutzte CFD-Modell enthielt daher bereits den modifizierten Rotor mit<br />
nicht-achsensymmetrischer Nabenkonturierung.<br />
12.1.1 Anwendung ohne Schaufelmodifikation<br />
Zur Auslegung der nicht-achsensymmetrischen Nabenkonturierung für den Stator des 1,5-<br />
stufigen Forschungsverdichters wurde der in Abschnitt 8.4 beschriebene halbautomatische Prozess<br />
verwendet. Die Evaluierung der einzelnen Entwürfe erfolgte bei Auslegungsdrehzahl und<br />
zwei verschiedenen Drosselgraden: Dem als DP bezeichneten Auslegungspunkt und einem weiter<br />
angedrosselten Betriebszustand, der als NS gekennzeichnet wird. Außer der Geometrie des<br />
Annulus wurden keine weiteren Änderungen am Stator vorgenommen. Nabe und Gehäuse wurden<br />
in aufeinander folgenden Schritten konturiert. Wie schon beim Rotor waren gesteigerter<br />
Verdichterwirkungsgrad und reduzierter Totaldruckverlust des Stators Zielgrößen für die Auslegung<br />
der Konturierung. Es wurde jedoch eine zusätzliche Randbedingung eingeführt: Der<br />
maximale Betrag des Drallwinkels im Statoraustritt wurde begrenzt.<br />
Im Gegensatz zum Rotor ist beim Stator keine starke Drosselgradabhängigkeit der Konturierungseinflüsse<br />
zu verzeichnen. Varianten mit Verbesserungen im Auslegungspunkt zeigen diese<br />
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